Микроконтроллер (МК) является компактным, автономным устройством, которое представляют собой небольшую компьютерную систему на кристалле (SoC). Микроконтроллеров в мире электроники существует очень большое количество. Они часто используются в технике, где важна обработка данных или управление в реальном времени. Это могут быть автомобильные системы, медицинские приборы, бытовая техника и промышленное оборудование.
Основная их задача — обеспечивать бесперебойную работу, контроль и взаимодействие различных компонентов, выполняя узкоспециализированные функции с высокой степенью надежности и низким потреблением энергии. Часто они работают в реальном времени, что делает их незаменимыми в различных приложениях, где важна точность и оперативность. Производители выпускают микроконтроллеры разных форм и размеров: от простых 8-битных процессоров с несколькими килобайтами памяти до сложных 32-битных систем с мегабайтами памяти и продвинутыми периферийными устройствами. Выбор зависит от требований приложения, таких как скорость обработки, энергопотребление и возможности ввода-вывода.
Архитектура МК включает несколько важных элементов:
- центральный процессор (ЦП);
- порты ввода-вывода;
- оперативная память;
- интерфейсы связи;
- таймеры.
Первый параметр таймера — это разрядность, максимальное число до которого может считать счётчик. Вход используется для подключения различных датчиков, кнопок. Внешняя память дает возможность такому микроконтроллеру работать с более высокой скоростью, чем встраиваемый МК. Все эти компоненты работают вместе, что позволяет эффективно взаимодействовать с окружающей средой, обрабатывать поступающие данные и выполнять заложенные в нем инструкции. По сути, любой микроконтроллер является маленьким компьютером в одном микрочипе. Он может выглядеть по-разному в зависимости от модели, но чаще всего корпус имеет прямоугольную или квадратную форму с множеством выводов, которые выдерживают токи не более 30 мА, а в случае превышения напряжения больше рабочего — ещё меньше — 2 мА. В его основе лежит микропроцессор, который отличается от микропроцессоров, используемых в персональных компьютерах, к тому же современные микроконтроллеры содержат встроенные блоки, дополнительные микросхемы и другие технические устройства.